Un nuevo estudio colaborativo revela el notable potencial de los láseres ultrarrápidos, que podrían proporcionar soluciones innovadoras en el procesamiento de materiales 2D para muchos desarrolladores de tecnología, como fotodetectores de alta velocidad, electrónica flexible, biohíbridos y células solares de próxima generación.
La manipulación de materiales 2D como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) es crucial para el desarrollo de tecnologías electrónicas, fotónicas, cuánticas y de sensores de próxima generación. Estos materiales exhiben propiedades únicas, que incluyen alta conductividad eléctrica, flexibilidad mecánica y propiedades ópticas sintonizables. Sin embargo, los métodos de mecanizado tradicionales suelen carecer de la precisión requerida y pueden provocar daños térmicos. Aquí se utiliza el procesamiento láser ultrarrápido, que ofrece un control sin precedentes sobre las propiedades del material a nanoescala.
Láseres ultrarrápidos para modificación de materiales
Los avances recientes en las interacciones luz-materia han allanado el camino para el uso transformador del procesamiento láser ultrarrápido en materiales 2D. Un nuevo estudio de Alexey Emelianov, Mika Pettersson de Universidad de Jiveski (Finlandia)e Ivan Bobrinetsky de Instituto Biosense (Serbia) explora el notable potencial de las técnicas láser ultrarrápidas para manipular materiales en capas 2D y heteroestructuras de van der Waals (vdW) hacia nuevas aplicaciones.
«El procesamiento con láser ultrarrápido se ha convertido en una técnica versátil para modificar materiales e introducir nuevas funciones. A diferencia de los métodos ópticos de onda continua y pulso largo, los láseres ultrarrápidos ofrecen una solución a los problemas de calentamiento térmico. La interacción no lineal entre los pulsos de láser ultrarrápidos y la red atómica tiene un importante influyen en los materiales 2D sus propiedades químicas y físicas», afirma el investigador postdoctoral Aleksej Emelianov de la Universidad de Jiveski.
Una nueva herramienta para manipular propiedades de materiales 2D
Los investigadores describen los avances realizados durante la última década, centrándose principalmente en el papel transformador de los pulsos láser ultrarrápidos en la tecnología verde sin máscara, permitiendo procesos sustractivos y aditivos que revelan formas de dispositivos avanzados. Utilizando el efecto sinérgico entre los estados de energía en las capas atómicas y la irradiación láser ultrarrápida, es posible alcanzar una resolución de hasta varios nanómetros.
«Se estudia activamente la interacción ultrarrápida de la luz y la materia para estudiar las propiedades ópticas únicas de los materiales de baja dimensión», dice Alexey Emelianov. En nuestro estudio, descubrimos que el procesamiento láser ultrarrápido tiene el potencial de convertirse en una nueva herramienta tecnológica para manipular las propiedades de los materiales. materiales 2D», continúa.
Herramientas confiables para el procesamiento avanzado de materiales
Se analizan los principales avances en funcionalización, dopaje, reconstrucción atómica, transformación de fase y micro y nanopatrones 2D y 3D. La capacidad de manipular materiales 2D a una escala tan fina abre muchas posibilidades para el desarrollo de nuevas aplicaciones fotónicas, electrónicas y de sensores. Las posibles aplicaciones incluyen fotodetectores de alta velocidad, electrónica flexible, biohíbridos y células solares de próxima generación. La precisión del procesamiento láser ultrarrápido permite la creación de estructuras complejas a micro y nanoescala con aplicaciones potenciales en telecomunicaciones, diagnóstico médico y monitoreo ambiental.
«Es sorprendente lo versátiles que son los láseres ultrarrápidos a la hora de ajustar y modificar materiales 2D. Es muy posible que los láseres puedan proporcionar soluciones innovadoras en el procesamiento de materiales 2D para muchos desarrolladores de tecnología», añade Mika Petterson.
Esta revisión representa un importante paso adelante para aprovechar todo el potencial de los materiales 2D y vdW, y promete impulsar nuevos avances en la tecnología y la industria.
«Sin embargo, es necesario investigar las bases físicas de las interacciones ultrarrápidas entre láseres y materiales 2D», afirma Ivan Bobrinetsky. Deben incluir no sólo la interacción entre la red de material 2D y la luz, sino también el entorno y los sustratos, lo que hace que la física de este proceso sea más compleja, pero al mismo tiempo más apasionante», continúa.
